Способ нейтрализации коррозионно-агрессивных веществ в растворах Советский патент 1984 года по МПК C09K7/00 

00

ю

Изобретение относится к бу|рению скважин, в частности к регулированию СВОЙСТВ бурового раствора в процессе его циркуляции в скважине, и может найти применение в нефтеперерабатыва юще и масложировой промышленности, а также в других областях народного хозяйства, где образуются сточные воды, имеюище высокую токсичность и коррозионную агрессивность из-за присутствия в них карбоновых кислот; муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной и сероводорода. Кроме того, изобретение может применяться в тех отраслях народного хозяйства, где возникает опасность коррозионного разрушения трудопроводов коррозионноагрессивными карбоновыми кислотами и сероводородом.

Известны Методы очистки сточных вод и растворов, содержащих карбоновые нислоты,органическими раство-рителями, на иоНитовых фильтрах, биологическая CID«

К недостаткам известных методов относятся большой расход органичес; их растворителей и трудоемкость их регенерации, необходимость восстановления ИОНИТОВЫХ фильтров, быстрый выход из строя, громоздкость прийенения биологического способа очистки из-за использования специальных билргических прудов, занимающих большую территорию Все это ведет в большим экономическим затратам.

Наиболее близким к изобретению является электрохимический метод обработки раствора, содержащего коррозионноагрессивные вещества: карбоновые кислоты и серовоДород 2, Сущность способа заключается в электрообработке раствора преимущественно в анодной зоне электролиза при плотности тока, обеспечивающей режим электрохимического разложения (деструкции муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной кислот и сероводорода за йчет воздействия на них сильных окислителей, образованных в анодной зоне.

Основным недостатком данного способа является дискретность процесса контроля за состоянием деструкции кислот и сероводорода при электролизе, что приводит к неоптимальности режима обработки и в конечном итогек нерациональным затратам энергии.

Кроме тоцог используемые в практике электролизеры не позволяют создавать .достаточно высокий запас электрохимической энергии, который бы позволил осуществить окисление и деструкцию органических карбоновых кислот и сероводорода за один цикл обработки.

Целью изобретения является устранение коррозионно-агрессивных

свойств буровых растворов за счет . полного окисления карбоновых кислот и сероводорода при сокращении технологических свойств растворов и одновременнвм снижении энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу нейтрализации корррзионно-агрессивных веществ в растворах путем их электрообработки в электроактиваторе обработку бурового раствора осуществляют в зоне основного положительного электрода униполярного электроактиватора до достижения величины редокспотенциала в пределах от 600 1300 мВ.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Установлено, что при электрообработке бурового раствора в униполярном электроактиваторе в зоне основного положительного электрода электролитическое окисление хлористого Натрия с образованием хлорноватистой кислоты происходит более интенсивно, чем в обычных диафрагменных электролизерах. При этом более активно происходит окисление карбоновых кислот и сероводорода.

Благодаря тому, что площадь активной поверхности основного электрода (в данном случае положительногоJ меньше площади поверхности вспомогательного электрода, при отработке жидкой системы преимущественно в зоне основного электрода происходит резкий рост активации атомов, молекул, ионов, находящихся в жидкой системе,что в конечном итоге повышает химическую активность окислителей, образующихся в анодной зоне в процессе электрохимического разложения веществ.

Это позволяет осуществить деструкцию карбоновых кислот и сероводорода за один цикл отработки бурового раствора в униполярном электроактиваторе независимо от концентрации коррозионно-активных веществ, находящихся в растворе.

Кроме того, установлено, что степень активации атоглов, ионов и молекул, находящихся в жидкой системе, обработанной в униполярном электроактиваторе, может быть определена по величине редокс-потенциала обработанной жидкости.

Если в жидкость поместить электрод, например платиновый, то на границе соприкосновения электрода с раствором возникает йЬтенциал Iдалее редокс-потенциал, величина и знак которого зависят от состояния системы. Величина редокс-потенциала служит мерой интенсивности процессов окисления-восстановления в 5 системе и определяется соотношением

концентраций окисленной и восстановенной ф.орм ионов, образующих данную систему.

С помощью измерения величины редокс-потенциала можно осуществлять контроль за электрообработкой бурового раствора с целью деструкции карбоновых кислот: муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной, а так же сероводорода. Каждому из корроаионно-агрессивных веществ соответствует определенное значение величкны редокс-потенциала, при котором происходит полное окисление и разруение в.ещества.

Так, полное окисление муравьиной, и уксусной кислот (наиболее коррозионно опасных) происходит при значениях величины редокс-потенциала 1100 мВ, при значении редокс-потенциала менее 800 мВ в растворе-, имеющем большую концентрацию этих кис-, лот, может не произойти их полного разрушения, а при величине редокспотенциала более 1100 мВнерационально проводитьэлектрообработку раствора, так как кислоты полностью окислены, и продолжение режима активации приводит к непроизводительным затратам энергии.. .

Полное разрушение пропионовой кислоты происходит при величине редокс-потенциала 900-1300 мВ, а масяной - при величине редокс-потенциала 920-1300 МБ. При значении величины редокс-потенциала менее 900 мВ может не произойти разрушения пропионовой, а -менее 920 мВ масляной кислот, а при величине более 1300 мВ происходит разложение самого бурового раствора.

Полное разрушение сероводорода в буровом растворе происходит при значениях редокс-потенциала в пределах 600-1170 мВ нерационально проолжать электрообработку раствора, так как сероводород полностью окисен.

Для осуществления процесса электрообработки бурового раствора в униполярном электроактиваторе до полного окисления карбоновых кислот и сероводорода- коррозионно-агр ссивных веществ - в оптимальном режиме с целью предотвращения излишних энергетических затрат необходимо непрерывно контролировать величину редокс-потенциала обрабатываемого раствора и при достижении величины едокс-потенциала заданного значения,, при котором происходит пол- нее окисление и деструкция коррозионно-агресивных веществ, находящихся в растворе, процесс электрообработки необходимо прекратить.

Необходимость поддержания проесса в оптимальном режиме диктуется

еще и тем, что при чре.змерной активйции бурового раствора может произой ти его коагуляция, что ухудшает его остальные технико-эксплуатационные . показатели.

Способ осуществляется следующим образом.

Буровой расторв, содержащий коррозионно-агресивные вещества органические карбоновые кислоты и серо 0 водород, пропускают через зону основного положительного электрода униполярного электролизера при производительности, позволяквдей осуществлять электрическое воздействие

5 на него с интенсивностью, обеспечивающей заданную величину редокс-потенциала , при которой происходит полное окисление муравьиной, уксусной, пропионовой, масляной нислот и серо0 водорода.

Одновременно в процессе электрообработки осуществляют измерение величины редокс-потенцигша выходящего из электроактиватора бурового раст5 вора, и при достижении заданной величины редокс-потенциала процесс электрообработки прекращают.

Пример. Порцию бурового раствора, содержащего 12% саригюхского

Q бентонита и приготовленного на воде месторождения Урта-Булак скв. 12 ин-л перфорации 2816-2724 м, содержащей, мг/л: муравьиная кислота 10,25, уксусная 132,50, пропионовая . 17,39, масляная 10,73 и сероводород 0,680, пропускают через зону основного (положительного ) электрода униполярного электролизера с производительностью 0,1 л/с.

Раствор подвергают электровоздей0 ствию 1000-9000 Кл/л.

При этом величина редокс-потенциала достигает 1300 мВ. Величину редокс-потенциала.измеряют каломельным электродом Крюкова. Измерение

5 содержания органических кислот показало полное их отсутствие в буровом растворе. Определение содержания органических кислот производилось методом распределительной хроматЬ0 графии на силикагеле, предложенном Страдомской А.Г. и Гончаровой И.А.

В таблице показаны данные изменения содержания органических кис5 лот и сероводорода в буровом растворе, в зависимости от интенсивности электрического воздействия и величины редокс-потенциала обрабатываемого раствора. Как показывают эксQ периментальные данные, предельные значения величины редокс-потенциа1ла бурового раствора, при которых

происходит полная деструкция органических кислот любой концентрации,

составляет 880-1300 мВ.

5 Измерение содержания с.ероводорода в буровом растворе показало полное его отсутст эие. Определение сероводо рода производится иодометрическим ме тодом в присутствии крахмала. Как показывают экспериментальные данные/ предельные значения величины редокс-потенциала бурового раствора при которых происходит полная деструкция сероводорода концентрации составляет 600-1170 мВ. Как видно из таблицы, контроль за состоянием деструктивного окисления карбоновых кислот и сероводорода в буровом растворе.может производиться по заданному значению величины редокс-потенциала, что способствует поддержанию оптимального режима электрообработки при одновременном снижении затрат. Настоящий способ обработки бурового раствора отличается простотой осуществления и высокой технико-экономический эффективностью, заключающийся в снижении энергетических затрат по сравнению с извеЪтными методами электролиза и электродиализа в среднем на 40-45%, снижении затрат времени (один цикл обработки ) за счет активации ионов, молекул веществ, находящихся в буровом растворе и снижении затрат труда на обслуживание процесса в среднем на 10-20%.

CliOCOB НЕЙТРАЛИЗАЦИИ КОРРОЗИОННО-АГРЕССИВНЫХ ВЕЩЕСТВ В РАСТВОРАХ путем их электрообработки -в электроактиваторе, отличающийся тем, что, с целью устранения коррозионно-агрессивных свойств буровых растворов за счет полного окисления карбоновых кислот и сероводорода, а при сохранении технологических параметров растворов и одновременном снижении энергозатрат,электрообработку бурового раствора осуществляют в зоне основного положительного электрода униполярного электроактиватора до достижения величины редокс-потенциала в пределах 600-1300 мВ. .